數字圖像處理編成入門筆記——第三章圖象的平滑(去噪聲)、銳化

3.1 平滑

1.定義: 平滑又叫去噪聲或低通濾波。在灰度連續變化的圖象中,如果出現了與相鄰象素的灰度相差很大的點,比如說一片暗區中突然出現了一個亮點,這樣的點就叫噪聲。而平滑的目標就是消除噪聲,使其能於鄰近區域的灰度不會相差很大。

 

2.方法: 使用模板操作。例如:

 

(3.1)

將原圖中的每一點的灰度和它周圍八個點的灰度相加,然後除以9,作爲新圖中對應點的灰度。中間的黑點表示中心元素,即用哪個元素做爲處理後的元素。

模板不允許移出邊界,所以結果圖象會比原圖小。邊界上無法進行模板操作的點,通常的做法是複製原圖的灰度,不進行任何處理。

由於模板操作是非常耗時的操作,有時可以將二維模板轉換成兩個一維模板。例如:

                                                                                                                  3.2

典型的模板有兩種1Box模板(公式3.1):雖然考慮了鄰域點的作用,但並沒有考慮各點位置的影響。2)高斯模板(公式3.2):它考慮了位置的影響。

 

3.2 中值濾波

1.定義: 也是典型的低通濾波。目的是保護圖象邊緣的同時去除噪聲。所謂中值濾波,是指把以某點(x,y)爲中心的小窗口內的所有象素的灰度按從大到小的順序排列,將中間值作爲(x,y)處的灰度值(若窗口中有偶數個象素,則取兩個中間值的平均)

 

2.幾種典型圖:

1)“step”:左邊區域灰度值低,右邊區域灰度值高,中間有一條明顯的邊界。

2)高斯噪聲:圖中有很多噪聲點,而且是雜亂無章,隨機分佈的。

3)脈衝:中間的灰度要比兩邊高許多。

 

3.總結中值濾波的表現: 中值濾波容易去除孤立點,線的噪聲同時保持圖象的邊緣;它能很好的去除二值噪聲(“step”,脈衝),但對高斯噪聲無能爲力。要注意的是,當窗口內噪聲點的個數大於窗口寬度的一半時,中值濾波的效果不好。

 

3.3 銳化

1.定義: 和平滑相反,屬於高通濾波。銳化處理在增強圖象邊緣的同時增加了圖象的噪聲。

 

2.方法: 拉普拉斯模板(如下公式)。

 

因爲圖象中的邊緣就是那些灰度發生跳變的區域,所以銳化模板在邊緣檢測中很有用。要注意的是,運算後如果出現了大於255或者小於0的點,稱爲溢出,溢出點的處理通常是截斷,即大於255時,令其等於255;小於0時,取其絕對值。

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